Номер 115, страница 124 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Московкина, Волков

9 класс. Вес тела. Сила упругости. Сила трения - номер 115, страница 124.

Условие.

115. Груз массой 50 кг прижимают к вертикальной стенке силой 100 Н. Какая необходима сила, чтобы равномерно тянуть груз вертикально вверх? Коэффициент трения 0,3.

Решение.

Дано:

Масса груза $m = 50$ кг

Прижимающая сила $F_{приж} = 100$ Н

Коэффициент трения $\mu = 0,3$

Ускорение свободного падения $g \approx 10$ м/с$^2$

Найти:

Силу, необходимую для равномерного подъема груза $\text{F}$

Решение:

На груз действуют следующие силы: сила тяжести ($F_{тяж}$), направленная вертикально вниз; прижимающая сила ($F_{приж}$), направленная горизонтально к стенке; сила реакции опоры ($\text{N}$), направленная горизонтально от стенки; сила трения ($F_{тр}$), направленная вертикально вниз (так как она противодействует движению вверх); и искомая сила ($\text{F}$), направленная вертикально вверх.

Поскольку груз движется равномерно, его ускорение равно нулю. Согласно второму закону Ньютона, сумма всех сил, действующих на тело, равна нулю. Запишем уравнения равновесия в проекциях на горизонтальную (ось Ox) и вертикальную (ось Oy) оси.

Ось Ox (горизонтальная):

$N - F_{приж} = 0$

Отсюда сила реакции опоры равна прижимающей силе:

$N = F_{приж} = 100$ Н

Ось Oy (вертикальная):

$F - F_{тяж} - F_{тр} = 0$

Отсюда искомая сила $\text{F}$ равна сумме силы тяжести и силы трения:

$F = F_{тяж} + F_{тр}$

Сила тяжести вычисляется по формуле:

$F_{тяж} = m \cdot g = 50 \text{ кг} \cdot 10 \text{ м/с}^2 = 500$ Н

Сила трения скольжения вычисляется по формуле:

$F_{тр} = \mu \cdot N = 0,3 \cdot 100 \text{ Н} = 30$ Н

Теперь можем найти искомую силу $\text{F}$:

$F = 500 \text{ Н} + 30 \text{ Н} = 530$ Н

Ответ: 530 Н.